金星雲層太過乾燥,科學家:如有生命,將不同於地球任何生物!

2020年底,一篇聳人聽聞但有爭議的論文使得金星成為科學界關注的焦點,因為一個科學團隊首次在金星的大氣中檢測到磷化氫(PH3),並推測PH3可能由微生物釋出,是這顆炙熱行星存在生物的證據。雖然金星表面地獄般的條件排除了那裏任何形式的生命存在,但在行星表面上方的雲層中仍有可能存在更温和的環境。

注:PH3是一種無色、有魚腥臭味的劇毒氣體,在地球上由細菌在缺氧環境下產生。

然而接下來的幾個月裏,很多科學家對PH3存在的説法表示質疑並指出,金星大氣中所發現的磷化氫只是普通的二氧化硫(sulfur dioxide),跟生命一點關係都沒有。

新發表在《自然天文學》雜誌上的一項研究稱,金星雲層中的條件與地球上的生命根本不相容,儘管雲層中的温度確實更温和,但遠沒有足夠的水來維持生命,而且大部分存在濃硫酸裏。因此生命無法在金星生活——至少不是我們所知道的生命。

來自貝爾法斯特女王大學的約翰·霍爾斯沃思( John Hallsworth)團隊研究計算了木星、金星和火星雲層中水活度(Water Activity),即雲中單個分子內部的水蒸氣壓力。水活度是微生物細胞功能的有效決定因素,也是另一個星球上是否可能存在生命的關鍵指標。

據科學家所知,水活度的測量範圍由0到1,生物的生物功能在水活度水平低於0.585時停止運作。而在乾燥條件下生存的世界紀錄保持者目前是一種嗜旱真菌帚狀麴黴 (Aspergillus penicillioides) ,它可以在幾乎沒有水的情況下進行新陳代謝並進行細胞分裂。

從探測器數據分析,金星表面上空42至68公里的温度處於宜居範圍內,可能會存在少量水分。但經過團隊計算,金星在這區間的雲層主要由硫酸液滴組成,其水活度只有大約≤0.004。換而言之,金星大氣中的相對濕度比地球上生物所能容忍的生命閾值低100多倍。

如果假設金星生命可以進化出從大氣中抽取水的方法,那麼硫酸就會成為一個大問題。研究人員計算出,在硫酸周圍形成的液滴所含的水非常少,以至硫酸的濃度至少為78%,而且這些液滴會以幾乎純硫酸和少量水的形式出現。因此如果金星雲層中存在生命,那麼這些外星生命形式一定與地球上發現的任何生命都不一樣。

由於金星出局,研究人員將注意力轉向了火星。根據穿過大氣層的探測器的測量結果,科學家以同樣的方式計算了火星大氣中的水活度值,結果是0.537,與在地球平流層(高層大氣中的薄層)中觀察到的相當。同樣,這個值低於生命可接受的極限,但比金星獲得的值高得多。因此火星大氣認為太乾燥而生物無法生存,更不用説還要受到致命的高紫外線輻射。

不過最奇怪的發現來自對木星的觀察。在伽利略任務期間,探測器曾訪問過木星。探測器碰巧穿過這顆巨行星大氣的乾燥區域,但我們知道不同的雲帶在組成上可能有所不同,其中一些可能非常潮濕。計算木星大氣的水活度值後發現,木星雲層確實顯示出生物學上允許的水平,但在温度範圍為 -30°C至10°C的海拔高度,周圍可能有足夠的水來維持生命。

地球的高層大氣也可能太乾燥而無法維持生命,但其低層大氣(對流層)的相對濕度可能在0%到100%之間變化。然而,對流層中的大多數雲都會具有與生命相適應的水活度,這與各種微生物可能在其中一些最終通過雲的旅行中倖存的研究結果一致。

團隊最後表示,計算水活度值只是評估行星雲層是否宜居的第一步,畢竟雲層中的其他化學成分也會影響任何潛在的宜居性。約翰·霍爾斯沃思説:“雖然我們的研究並沒有聲稱我們太陽系的其他行星上確實存在外星(微生物類)生命,但它表明,如果水活度和其他條件合適,那麼這樣的生命可能存在於我們‘以前一直在尋找’但沒找到的地方。”

另外還有一些問題也是許多科學家正在思考的:金星和地球之間的差異主要是由於行星與太陽的距離不同嗎?還是有其他因素決定了這兩顆行星的獨特命運?現在的金星是不是地球的未來?

參考資料:

Hallsworth, JE, Koop, T., Dallas, TD & et al. (2021). Water activity in Venus's uninhabitable clouds and other planetary atmospheres.  Nat Astron . doi: 10.1038/s41550-021-01391-3

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